[發(fā)明專利]一種用于車輛碰撞評(píng)估的夾層玻璃有限元建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110684310.X
• 申請(qǐng)日: 2021-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN113468782B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王振;陳瑜;周星棟;龔益玲;鄭寧昆;李月;楊秋雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上汽大眾汽車有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G16C60/00;G16C10/00;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 上海東信專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉;李丹

本發(fā)明公開了一種用于車輛碰撞評(píng)估的夾層玻璃有限元建模方法，其步驟包括：使用殼單元建立外層界面、內(nèi)層界面的有限元模型，并均賦以無(wú)屬性空材料，對(duì)厚度定義；使用薄膜單元建立玻璃膠層有限元模型，將其厚度定義為參數(shù)，并賦以粘彈性材料；使用殼單元建立外層玻璃、內(nèi)層玻璃的有限元模型，并均賦以玻璃材料，對(duì)厚度定義；建立撞擊中心點(diǎn)的應(yīng)變能密度的有限元失效模型，并定義延遲斷裂算法，將臨界應(yīng)變能密度Ec和撞擊中心點(diǎn)到玻璃邊界的最小距離d定義為參數(shù)；當(dāng)夾層玻璃殼單元最大主應(yīng)力超過斷裂應(yīng)力σ時(shí)，激活延遲斷裂算法；當(dāng)延遲斷裂算法獲得的平均應(yīng)變能密度超過臨界應(yīng)變能密度Ec時(shí)，夾層玻璃殼單元發(fā)生失效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有限元建模方法，尤其涉及一種夾層玻璃有限元建模方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著新版行人保護(hù)法規(guī)草案的修改，法案中增加了前風(fēng)擋玻璃的保護(hù)范圍，在2023CNCAP以及CIASI2.0法規(guī)中考慮了更大的前風(fēng)擋玻璃評(píng)價(jià)范圍，由此各大汽車制造廠商也開始逐步提高對(duì)于行人安全保護(hù)的重視程度。

在通常情況下，車輛的前風(fēng)擋玻璃一般使用夾層玻璃來制造，夾層玻璃是一種新型的復(fù)合結(jié)構(gòu)，由兩層或多層平板玻璃間夾一層或多層透明的高分子聚合物膠層例如PVB復(fù)合而成，在受到劇烈的沖擊載荷時(shí)，即使玻璃碎裂，碎片也會(huì)粘連在中間膠層上，不會(huì)飛濺出去，從而保證了乘員的安全性。

在汽車行人保護(hù)法規(guī)碰撞模擬計(jì)算中，傳統(tǒng)建模方法通常使用3層殼單元建立前風(fēng)擋玻璃模型，并通過定義臨界應(yīng)變下的單元消除來模擬玻璃的失效，但是由于前風(fēng)擋玻璃中間存在PVB膠層，即使在玻璃達(dá)到失效條件之后，也并不會(huì)出現(xiàn)單元的消失，并仍然對(duì)于撞擊的頭部由一定的支撐力。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中簡(jiǎn)單的利用單元?jiǎng)h除法進(jìn)行前風(fēng)擋玻璃的模擬，很難得到玻璃面板破壞時(shí)裂紋的產(chǎn)生和破裂時(shí)的彈性損傷(張量)真實(shí)情況。為了更加準(zhǔn)確的模擬夾層玻璃受到高速?zèng)_擊時(shí)候的性能以及對(duì)行人頭部的作用力，獲得更加精確可靠的模擬仿真結(jié)果，亟需獲得一種高精度的車輛的前風(fēng)擋玻璃的模型，以協(xié)助模擬檢測(cè)。

基于此，本發(fā)明期望獲得一種用于車輛碰撞評(píng)估的夾層玻璃有限元建模方法，采用該夾層玻璃有限元建模方法可以精準(zhǔn)地模擬夾層玻璃在高速碰撞中的物理屬性，進(jìn)而可以大大提高模型的運(yùn)算精度，使得仿真結(jié)果中車輛的評(píng)價(jià)更加精確可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于車輛碰撞評(píng)估的夾層玻璃有限元建模方法，采用該夾層玻璃有限元建模方法可以精準(zhǔn)地模擬夾層玻璃在高速碰撞中的物理屬性，進(jìn)而可以大大提高模型的運(yùn)算精度，使得仿真結(jié)果中車輛的評(píng)價(jià)更加精確可靠。

此外，采用本發(fā)明所述的夾層玻璃有限元建模方法非常有利于節(jié)約樣車成本，并且可以極大提高汽車研發(fā)效率，其具有良好的推廣應(yīng)用前景。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種用于車輛碰撞評(píng)估的夾層玻璃有限元建模方法，其包括步驟：

使用殼單元建立外層界面有限元模型，將其厚度定義為參數(shù)，并賦以無(wú)屬性空材料；

使用殼單元建立外層玻璃有限元模型，將其厚度定義為參數(shù)，并賦以玻璃材料；

使用薄膜單元建立玻璃膠層有限元模型，將其厚度定義為參數(shù)，并賦以粘彈性材料；

使用殼單元建立內(nèi)層玻璃有限元模型，將其厚度定義為參數(shù)，并賦以玻璃材料；

使用殼單元建立內(nèi)層界面有限元模型，將其厚度定義為參數(shù)，并賦以無(wú)屬性空材料；

建立撞擊中心點(diǎn)的應(yīng)變能密度的有限元失效模型，并定義延遲斷裂算法，其中將臨界應(yīng)變能密度Ec定義為參數(shù)，撞擊中心點(diǎn)到玻璃邊界的最小距離d被定義為參數(shù)；

當(dāng)夾層玻璃殼單元的最大主應(yīng)力超過斷裂應(yīng)力σ時(shí)，激活延遲斷裂算法；

當(dāng)延遲斷裂算法計(jì)算獲得的平均應(yīng)變能密度超過臨界應(yīng)變能密度Ec時(shí)，夾層玻璃殼單元發(fā)生失效。